用变量替换法求解某些类型微分方程问题
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用变量替换法求解某些类型微分方程问题
高等数学的常微分方程这部分内容,许多类型题目求解都需要变量替换这一重要工具,下面就运用变量替换方法解几种类型的常微分方程。
一、在求解一阶显式微分方程中的应用
一阶显式微分方程如果能化成可分离变量方程,求解问题就解决了,很多类型的一阶方程可以通过适当的变量替换化为可分离变量方程。
(1)齐次方程,通过变量替换,化为以为未知函数的可分离变量方程。
(2)准齐次方程 ,其中 为常数,且,
至少有一个不为零。如果由方程
构成的方程组的解为 ,则同时作函数与自变量的替换 ,将其化为 以为函数,以为自变量的齐次方程,然后再将齐次方程化为可分离变量方程,达到求解齐次方程的目的。
(3)一阶线性方程,其中 为已知函数。该方程对应的齐次方程的通解为,作替换,
以此作为原方程的解,代入原方程中得
从中解出 ,进而完成原方程求解。
(4)伯努力方程,其中n≠0,1作替换,
将方程化为以z 为未知函数的线性方程
然后再按线性方程作替换求解。
(5)黎卡堤方程。若已知它的一个解为,则作代换,代入原方程化为以u 为未
知函数的伯努力方程。对黎卡堤方程,其中
都是常数,且a≠0,则当m=0,-2, (k =1,2…)时,可经过适当的变量替换化为可分离变量方程。
(6)其它形式的一阶方程对其他形式的某些一阶微分方程,可以根据方程自身特点,适当选取灵活的替换方法,将其化为可分